管道保護用熱熔膠及其制備方法

摘 要：文章介紹了管道保護用的熱熔膠及其制備方法，該膠由馬來酸酐改性的乙烯-丙烯酸酯三元共聚物、增粘劑、粘度調節劑、合成橡膠、EVA和抗氧化劑組成，將稱取的原料在捏合機內熔融后攪拌均勻，即制備得管道用熱熔膠。

關鍵詞：熱熔膠；增粘劑；管道

前言

隨著當今遠程輸送油、氣、水、電等尤其在地下使用的管道越來越多，而暴露在空氣或者深埋在地下的管道會直接由于人為或者環境等因素的影響，管道尤其是管道的接頭會間接或者直接地受到損壞。并且管道會直接影響到輸送環節的質量、安全等，如果管道及其接頭遭到破壞，甚至產生無法估計的嚴重后果。因此生產制備一種既能保護管道又能適應惡劣條件還具有長久安穩的防腐作用的熱熔膠，是技術工作人員所研究生產的技術重點。對所有熱收縮帶內復的熱熔膠來說，都有一個所謂的使用溫度范圍，這個范圍規定熱熔膠要保持一定的粘接強度。在高溫下熱熔膠由于粘度變小，在管道遭受土壤應力的剪切作用下會喪失粘接力，在過低溫度下熱熔膠受冷發脆，容易脫落。

1 試驗部分

1.1 試驗原料

馬來酸酐改性的乙烯-丙烯酸酯三元共聚物（法國阿科碼的8200，6200），熔融指數200g/10min；丁基橡膠（日本JSR），門尼粘度ML（1+4，125℃）為30～60；EVA2825，EVA28150（法國阿科碼）熔融指數25-150g/10min，VA含量28%；萜烯樹脂（西昌樹脂廠），軟化點80-120℃；抗氧劑1010，264，天津力生。

1.2 試驗設備

拉力試驗機（日本島津），軟化點測試儀（上海精科），捏合設備（如皋機械），雙螺桿擠出機（南京瑞亞）。

2 試驗制備

管道保護用熱熔膠的制備方法，包括以下步驟：

（1）稱量：按上述比例稱取各原料，待用。（2）制備熱熔膠：將“Z”型捏合機升溫至試驗溫度后，在捏合機中放入原料，待原料處于融熔狀態后，啟動捏合機槳葉以試驗的轉速開始攪拌，攪拌一定時間，即制得管道保護用熱熔膠。（3）用擠出機將熱熔膠復合在熱縮帶基片上。

表1 配方1-4的組成及工藝條件

將配方1～4制備的熱熔膠通過常規檢測方法進行性能測試，結果如表2所示。

3 結果與討論

（1）實現良好的粘接必要條件之一是膠粘劑必須充分浸潤被粘物表面，由上表可知相同條件下配方1的粘接強度明顯低于配方2，配方1中選擇的EVA熔融指數較低，熱熔膠的流動性差，要達到同樣的浸潤條件，被粘物的預熱溫度大大提高，這對野外施工來說難度很大。另外選擇熔融指數低的EVA，熱熔膠的內聚能高，在剝離時很難形成內聚破壞（從熱熔膠的中間破壞）。

（2）同樣的配方和工藝，不難發現熱熔膠在鋼上的粘接強度明顯高于聚乙烯防腐層上的粘接強度，鋼上涂刷環氧底漆，熱熔膠中的酸性物質如EVA，馬來酸酐改性的乙烯-丙烯酸酯共聚物可以促進甚至參與環氧底漆的固化，形成牢固的化學鍵，這種鍵的鍵能遠遠大于粘接原理中的分子間作用力如范德華力，所以該鍵的產生大大增加了熱熔膠與被粘物之間的粘接力，容易形成內聚破壞。而熱熔膠對防腐PE層的粘接沒有形成化學鍵，全靠熱熔膠對防腐層完全浸潤，實現良好粘接。對熱熔膠來說，要對被粘物實現完全浸潤，要將防腐層預熱到較高的溫度，大于熱熔膠的軟化點，這樣會傷害鋼管原有的防腐層，而且戶外操作熱量很容易被帶走，尤其是冬天因難以達到要求的預熱溫度，而導致防腐層上粘接失效。為了降低操作難度，在實際施工過程中，通常允許在防腐層上涂刷環氧底漆，它在防腐層和熱熔膠中起著橋梁的作用，牢牢將兩者連接在一起。

（3）工藝的改變也對熱熔膠的性能起著重要的作用，配方4的捏合工藝溫度和捏合時間都有提高，得到了較好的剝離效果。這是因為熱熔膠中的橡膠組分比較難于和其他材料混合，提高捏合時間有助于橡膠在其他增粘樹脂中充分塑化，捏合時間延長有助于橡膠的降解，增加熱熔膠對被粘物的浸潤性，提高粘接力。

（4）馬來酸酐改性的乙烯-丙烯酸酯三元共聚物共聚物在熱熔膠中起著至關重要的作用，酸酐在高溫下與環氧樹脂發生化學反應，生成化學鍵，使得熱熔膠更易與環氧底漆粘接。如上表配方3的剝離效果，明顯低于其他幾個配方。

（5）在上述的四個配方中，不難發現前面三個配方的高溫70℃剝離強度都小于10N/cm，僅有配方4符合標準的要求。高溫剝離強度主要考驗熱熔膠的內聚能，內聚能高剝離強度高。高溫內聚能的大小主要由樹脂來提供，EVA的熔融指數小，通常高溫內聚能高，萜烯的軟化點高，通常高溫的內聚能高。然而選擇內聚能高的材料，不可避免的會造成常溫的內聚能高難以形成內聚破壞。為了獲得一個平衡，通常選擇熔融指數相差較大的材料混合搭配，如配方4選擇融指為150的EVA，三元共聚物選擇了融指為40的材料，添加軟化點高的萜烯，這樣既確保了高溫剝離性能，也能保證常溫下能達到內聚破壞。

（6）配方中都不同程度添加了丁基橡膠，因此熱熔膠的低溫性能非常好。

（7）熱熔膠的剪切強度與熱熔膠的硬度有很大的關系，熱熔膠的硬度取決于萜烯的比例和橡膠的牌號選擇，萜烯比例越高，熱熔膠越柔軟，剪切強度低；橡膠的門尼粘度越高，熱熔膠剪切強度越高。

綜上所述，配方4是一種理想的管道防腐熱熔膠。

參考文獻

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